糖鎖研究の新展開　遺伝子だけでは語れない生命の謎に迫る

西村　紳一郎  先生
(北海道大学大学院　生命科学研究院　教授)

● 要旨

ヒト遺伝情報の翻訳後修飾のひとつである糖鎖による修飾というプロセスは疾患（病態）を含む様々な生命現象において観察される「生体分子構造の不連続な変遷過程」とみなすことができる。糖鎖の生合成はゲノムによる1対1の直接支配を受けない（テンプレートドリブンではない）非線形翻訳後修飾反応であり、しかも多くの環境要因に左右されることから「いつ、どこで、どのように」変化しているのかを正確に知る事無くして生物学的意義はもとよりその全体像は全く見えてこない。しかし、「糖鎖はPCR法で直接増幅できない」ため血清、尿、細胞などから直接、今そこにある多様な糖鎖を失うことなく精製できなければ構造解析も定量もできないという致命的な問題点が長い間多くの研究者を悩ませてきた。遺伝子DNAとその直接産物であるタンパク質の研究は1980年代後半からの20年間で爆発的に進展し、2003年人類はついに全ての遺伝子配列（ヒトゲノム）を明らかにしたのとは対照的であるが、この偉業はマリス博士による1982年の「Polymerase Chain Reaction (PCR法、ポリメラーゼ連鎖反応法)」という画期的な遺伝子増幅技術の発見に100％依存している。
我々は、「PCR法に匹敵する技術革新こそが遺伝子と１対１の関係に無い、自己の断片（部分構造）からの増幅が不可能な糖鎖というユニークな生体高分子に関する研究を飛躍的に進展させる。」という発想にもとづいて独創的な方法論を創出することにより複合糖質の新たな研究分野を開拓した。この新技術は生物の分子進化や細胞分化のメカニズム解明といった基礎研究はもとより、肝細胞癌、肺癌、膵臓癌、腎癌、前立腺癌、リウマチ、糖尿病等の新規な疾患バイオマーカー探索に大いに貢献している。
 

● 参考文献

1) Nishimura, S.–I. et al. High-throughput protein glycomics: combined use of chemoselective glycoblotting and MALDI-TOF/TOF mass spectrometry Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 44, 91-96 (2005).
2) Kurogochi, M. et al. Reverse glycoblotting allows rapid enrichment glycoproteomics of biopharmaceuticals and disease-related biomarkers Angew. Chem. Int. Engl. Ed. 46, 8808-8813 (2007).
3) Furukawa, J. et al. A comprehensive approach to structural and functional glycomics based on chemoselective glycoblotting and sequential tag conversion Anal. Chem. 80, 1094-1101 (2008).
4) Miura, Y. et al. BlotGlycoABCTM: An integrated glycoblotting technique for rapid and large-scale clinical glycomicsMol. Cell. Proteomics 7, 370-377 (2008).
5) Uematsu, R. et al. Glycosylation specific for adhesion molecules in epidermis and its receptor revealed by glycoform-focused reverse genomics Mol. Cell. Proteomics 8, 232-244 (2009).
6) Nagahori, N. et al. Structural and functional glycosphingolipidomics by glycoblotting with aminooxy-functionalized gold nanoparticle Biochemistry 48, 583-594 (2009).

● 略歴

1989年　博士（理学）　北海道大学
1987年　理化学研究所生物有機化学研究室　学振特別研究員
1989年　成蹊大学工学部工業化学科　助手
1992年　北海道大学理学部高分子学科　講師
1993年　北海道大学大学院理学研究科　生物科学専攻　生体高分子設計学講座　教授
2006年　北海道大学大学院先端生命科学研究院　先端生命科学部門　先端生体制御科学分野　教授
この間、
1993−1994年　文部省在外研究員（米国 Johns Hopkins University）
2002−2006年　産業技術総合研究所　北海道センター糖鎖工学研究センター　糖鎖自動合成チーム　　　　　　　　　　　　　
    　　研究チーム長（併任）
2006−2009年　産業技術総合研究所　創薬シーズ探索研究ラボ　ラボ長（併任）
2009年−現在　産業技術総合研究所 ゲノムファクトリー研究部門　糖鎖プロジェクト研究特別チーム　
    　　招聘研究員

● 若手へのメッセージ

どんな研究分野でも頑張って世界レベルでのトップを目指すべきである。
しかし、周囲の理解と応援がなければ、それはきっと「夢」に終わるだろう。
応援団を増やすには「自分の魅力や持ち味」を真摯に再認識して、多くの人達と「知恵」の出し合いをするべきだと思う。

● オーガナイザーからのコメント

糖鎖は核酸、蛋白質と並ぶ生命鎖であり、その機能の重要性も血液型やインフルエンザウイルスの感染に関わることなどで広く知られています。しかし、生命科学に携わっている皆様の中には、その機能に興味は抱いているものの、構造の多様性などに由来する試料としての扱いづらさから、研究対象として見るのを敬遠している方も多いのではないでしょうか？西村紳一郎先生は、そのような糖鎖研究のボトルネックとなっている部分に挑んでいらっしゃっており、糖鎖自動合成装置の開発をはじめとした業績をあげられています。現在の糖鎖研究の最前線で何が行われているのか、今後何が必要なのかを講義していただくことで、糖鎖をより身近に感じ、研究を進めていく上での選択肢を増やしていただきたいというのが、本ＷＳの目的です。現在の研究分野の如何に関わらず、少しでも糖鎖に興味をお持ちの方はぜひご参加ください。